浅海声反射损失的实验研究

本文介绍在水深40—90米的浅海海域中三种类型沉积层海底上,用爆炸声源进行的海底反射损失的实验研究结果。实验结果与按均匀半空间底模型计算所得海底反射损失的理论曲线作了比较。结果表明:反射损失值明显地与底的类型有关,细砂底的反射损失较小,粉砂质泥次之,而粉砂质粘土的反射损失较大;对于同类型的海底,孔隙度大者反射损失也较大。此外,还讨论了沉积物中场速的两种经验公式的适用性。     

低声速海底反射损失的测量

海底反射损失是分析浅海声场的重要参数之一，本文用爆炸声源在水深为150米的低声速底的湖中进行底的反射损失测量。于100Hz到5KHz分析了反射损失与掠射角的关系，并讨论了它们与底沉积物孔隙率、     

潮流场对渤、黄、东海陆架底质分布的控制作用

运用二维潮流数学模型，模拟了渤、黄、东海陆架的M2潮汐、潮流。结果表明，渤、黄、东海陆架的潮流有强弱之分以及往复流和旋转汉之别。在此基础上，计算了8种粒径沙的湖平均悬移输沙率、潮平均推移输沙以及相应的输沙率散度。根据输沙率散度的正负，划分了海底冲刷区与淤积区。根据不同粒径泥沙输沙率散度的相对大小，确定出海底的主要底质类型为砂质沉积、粉砂质泥沉积和以粉砂为主的混合沉积。计算结果表明，海底3种主要底负类型的分布格局与海底的冲淤格局以及与输沙率矢量的发散和聚合状况基本一致。在渤、黄、东海陆架，沙脊主要在强往复流区形成，沙席主要在强或较强的旋转流区形成，泥质沉积主要在弱潮流区形成。砂质沉积、泥质沉积以及混合沉积这3种主要底质类型并非孤立存在，而是受渤、黄、东海陆架潮流场控制而形成的一个完整的潮流沉积体系。渤、黄、东海陆架的砂质沉积与泥质沉积并非残留沉积，而是潮流沉积。在没有冷涡的情况下，黄、东海陆架的典型泥质沉积在弱潮流环境中同样可以形成，因此，认为冷涡并非黄、东海陆架典型泥质沉积形成的必要条件。     

珠江口伶仃洋海底沉积

在前人工作的基础上,利用2003—2005年广州海洋地质调查局1∶10万《珠江三角洲近岸海洋地质环境与地质灾害调查》项目的实测资料,综合分析了伶仃洋海底的沉积特征,认为伶仃洋表层沉积物类型有:砂、黏土质砂、砂-粉砂-黏土、砂质黏土、黏土质粉砂、粉砂质黏土等6种类型。伶仃洋晚更新世以来的海底地层主要有两套:层A为全新世冰后期海侵以来逐渐堆积而成的沉积物,钻孔揭示的沉积物类型主要为黏土质砂和砂—粉砂—粉砂质黏土;层B为一套晚更新世的黏土质粉砂、细砂—粗砂(含砾)、粉砂质黏土—黏土,以陆相沉积和剥蚀为主,局部为海陆交互相沉积,其下地层则为基岩风化物和基岩。     

波浪加载下海底土质特性变化的研究

通过不同的制样方法 ,在水槽中模拟了多种海底在波浪作用下的变化行为。试验发现 ,加压排水固结的砂质粉土海底在波浪作用下较稳定 ;加压不产生排水而固结的砂质粉土海底易受波浪的冲刷 ;自然条件和轻微振动的砂质粉土海底最易受到波浪的扰动破坏 ,形成塌陷凹坑。粘粒含量较高的粉质粘土对波浪的反映不敏感 ;下卧软土层土体在上覆压力下的变形量与含水量关系密切 ,含水量越高 ,变形越大。试验结果证明 ,波浪会引起沉积物性质发生改变 ,也是引起海底形态变化的主要原因。     

海底浅层圈闭与浅层气地震反射特征对比

海底浅层圈闭条件是决定浅层气反射特征的重要因素,根据海底浅层圈闭条件的分析、国内外浅层气分布区反射特征与底质类型对比分析和南黄海西部地区浅部断层分析,得出结论:(1)浅层气的圈闭条件主要受海底底质类型与浅部断层控制,常见圈闭类型为岩性圈闭和断层圈闭;(2)底质类型是决定浅层气反射特征的重要因素。分析认为海底表层沉积物的泥砂含量决定了圈闭中盖层封闭能力,进而决定了浅层气聚集能力和储集量,形成不同浅层气地震反射特征;(3)某些现代三角洲地区,受潮流或河流与海洋共同作用影响,表层底质经常与整个浅层的物质组成差别较大。由于其内部一般含有较厚的细颗粒黏土质粉砂和粉砂质黏土,封闭能力较强,可封闭较多浅层气,能形成大规模的声学空白反射,但常观察到浅层气反射顶界面局部突起呈旗舰状;(4)浅部断层既可形成断层圈闭,也可充当浅层气的运移通道。断层圈闭通常较少见且难以识别,浅部断层在第四纪松散地层中更多地充当了浅层气运移的通道;(5)浅部地层存在多套含泥较多的地层且形成圈闭时,浅层气被多次圈闭,会在不同深度形成"楼层式"的多个强反射界面、声学扰动。     

济州岛南部海域海底声呐图像分析与声学底质分类

东海北部外陆架靠近济州岛南部海域,是黄海槽向冲绳海槽延伸的部分,属于黑潮分支黄海暖流的通道入口,分布着脊槽相间的海底底形,对其海底声呐图像的处理分析及声学底质分类的分析研究,有助于了解该通道海底底形表层纹理特征及沉积物分布规律。基于在济州岛南部海域获取的多波束声呐数据,应用图像处理技术和方法,对数据进行了处理,获得了海底声呐影像图,并对其表层纹理特征进行了描述和分析;同时,基于多波束反向散射强度数据,结合19组海底地质取样数据,建立研究区海底反向散射强度与沉积物粒度特征之间的统计关系模型,并以改进的学习向量量化神经网络方法,实现对海底粉砂质砂、黏土质砂以及砂-粉砂-黏土3种底质类型的快速自动分类识别。     

山东半岛东北部海底表层沉积物粒度分布特征和沉积作用研究

通过对海底表层沉积物的粒度分析,探讨了山东半岛东北部滨浅海底质沉积物的类型和分布特征。结果表明,该区的底质类型主要为粘土质粉砂、砂质粉砂和粉砂质砂三种类型,其中粘土质粉砂约占该区沉积物分布面积的60%以上,呈侧倒的“Y”字形由西北向东南展布,沉积物各粒级组的含量与海流的方向和强弱有明显的相关性。     

简正波时域分离的模拟实验研究

在水深1．0米，具有平坦海底的区域作了时域分离简正波的模拟实验，得到了1、2、3号简正波。由分离出的简正波相对幅度计算了海底反射损失因子Q。所得实验数据与理论计算结果符合甚好。计算所得Q值与由底质采样所得Q值基本一致。     

莱州湾夏季大型底栖动物群落结构特征及其与历史资料的比较

2009年6月在莱州湾9个站位采集的大型底栖动物样品的研究结果,并与历史资料进行了对比。共鉴定出大型底栖动物96种,总平均丰度为1 902.21 ind./m2,总平均生物量为8.30 g/m2,其中软体动物占据绝对优势。基于丰度进行的CLUSTER聚类分析和MDS标序图将研究海域划分为3个组,与沉积物底质类型显著相关。研究海域底质类型包括粘土质粉砂、砂、砂质粉砂、粉砂质砂4种。通过BIOENV分析,影响其群落结构的主要环境因子有水深、底温、沉积物偏态、中值粒径、有机质、叶绿素含量。多样性指数反映各站位生物多样性差异较大。ABC曲线显示大部分站位群落结构受到中等程度扰动,只有2个站位显示未受扰动。通过与历史数据的对比发现,平均丰度较1980年代和1990年代有所增加,但物种数目明显减少。以上结果表明莱州湾近年来受人类活动影响较大,出现了不同程度的污染,导致大型底栖动物的群落结构发生变化及生物多样性下降。     

南黄海西部陆架区表层沉积特征与物源分析

对南黄海西部陆架区626个海底沉积物进行了沉积特征分析,包括粒度和黏土矿物测试。研究结果表明,研究区的表层沉积物类型主要包括砾石、砂、粉砂质砂、砂质粉砂、粉砂、砂质泥和泥。依据表层沉积物成因,将调查区分为4个区:苏北近岸老黄河细粒沉积物区、中东部的残留砂沉积区、西北部的准残留砾石区和东北部的山东半岛水下楔形体末端沉积区。研究区的黏土矿物组合类型主要为伊利石-蒙皂石-绿泥石-高岭石,组合类型与黄河黏土矿物组合类型相同,表明主要物质来源于黄河。研究区中东部分布有粉砂质砂和砂,具有滨岸环境的沉积特征,而与现在所处的沉积环境不相一致,它们被解译为形成于全新世早期的滨岸环境,并在海底留存至今,属"残留沉积"。     

均匀层浅海声场与海底反射损失的关系

海底对浅海声传播的影响很大。海底有复杂的多层结构。在计算声场时如果把多层海底的影响都考虑进去,就会使计算复杂化,得不出一个清晰的物理图象。因此,在计算中往往使用海底反射损失系数来代替多层海底的模型。但海底反射损失与角度有复杂的依赖关系。为了计算方便,提出过不少简化模型。已经使用的模型有反射损失与角度无关、与角度一次方成正比;后来又提出反射损失在某一临界角之下与角度一次方成正比,在临界角之上与角度无关的三参数模型,克服了远场与近场衔接的问题[1,2]。但这些模型不一定在所有情况下都能反映海底反射损失与角度的关系的主要特征。本文提出一个近似方法,可以计算海底反射损失按任意规律随角度单调上升的情况下的声场。     

基于浅剖数据的海底底质分类研究与应用

海底浅部沉积物声学研究是海洋地质、水下工程地质、海底矿产资源、军事地质等领域重要的研究内容,海底底质的识别与分类是海洋科学研究的热点问题。相比多波束探测仪,浅地层剖面仪的声源发射频率更低,具有穿透底质能力强的特点,这一特性更有利于进行准确和可靠的海底底质分类。通过浅剖数据进行底质分类技术研究,有望实现目标研究区面向全海域的海底底质分类推广应用。本文在浅剖数据振幅校正处理的基础上,消除了不同采集时间及采集参数对浅剖数据振幅一致性的影响,在层位约束下提取均方根振幅属性,进行研究区海底底质类型识别。初步的取样结果表明：研究区有2类不同的底质类型,分别为黏土和粉砂质黏土。本文对浅剖数据的底质分类结果分区明显且自然,在不同类型底质区的取样处对应不同的均方根振幅强度,黏土取样区的浅剖振幅属性为强振幅,粉砂质黏土取样区的浅剖振幅属性为弱振幅,底质分类结果与地质取样匹配良好。利用本文的浅剖处理与属性提取方法能够有效地实现海洋底质分类。     

山东半岛东北部滨浅海区表层沉积物粒度及矿物成分

对山东半岛东北部滨浅海区海底表层沉积物的粒度和矿物组分进行了分析,探讨了其物源及其粒度分布特征与沉积动力条件的关系。结果表明,本区表层沉积物主要来源于现代黄河物质,底质类型主要有黏土质粉砂、砂质粉砂和粉砂质砂3种类型,其中黏土质粉砂约占该区沉积物分布面积的60%以上,呈“Y”形由西北向东南展布。研究区沉积作用的主控因素是黄海沿岸流,各粒级组分的分布和粒度参数特征与海流的方向和强弱有明显的相关性。     

简正波时域分离的模拟实验研究

在水深1.0米,具有平坦海底的区域作了时域分离简正波的模拟实验,得到了1、2、3号简正波。由分离出的简正波相对幅度计算了海底反射损失因子Q。所得实验数据与理论计算结果符合甚好。计算所得Q值与由底质采样所得Q值基本一致。     

琼东南外海海底沉积物粒度组分对孔隙度、声速的影响

海底沉积物粒度组分影响和控制着沉积物的声学特性和物理性质,具有明显的区域性特点。文章测定了琼东南外海海底沉积物的声速、孔隙度以及沉积物粒度组成,讨论了他们的相互关系。琼东南外海海底沉积物纵波波速变化范围为1455~1773m×s~(-1),由琼东南外海的东北至南部海域,可分别划分为低声速沉积物区、高声速沉积物区、低声速沉积物区和高声速沉积物区。沉积物孔隙度回归方程和声波回归方程表明,沉积物类型从砂、粉砂质砂、黏土质粉砂、砂-粉砂-黏土到粉砂质黏土变化,声速总体呈减小的趋势,孔隙度呈明显的增大趋势。     

象山港沉积物类型变化及沉积环境现状评价

根据2002年6~7月对象山港进行生态调查所获得的资料,评价了象山港水域的沉积物类型变化和沉积环境质量状况,结果表明:与20世纪80年代相比,象山港沉积物类型已发生了较大的变化,由80年代的粉砂质粘土、粘土质粉砂、粘土-粉砂-砂及砾砂4种沉积物类型变为2002年的粉砂质粘土、砂、砂-粉砂、粘土-砂、砂-粉砂-粘土、中细砂、中砂7种沉积物类型。象山港沉积物的质量良好,底质中总氮的含量较高,普遍出现超标现象;部分测站的多氯联苯(PCB)略有超标,各测站总磷硫化物、有机质、石油类等指标均符合一类标准。     

波浪水流共同作用下人工岛周围局部冲刷的研究

本文采用系列模型延伸法研究粉砂质海床上的人工岛在波浪和水流共同作用下的局部冲刷问题。对两个不同比尺的模型岛进行动床实验，测得模型岛周围底砂的冲刷深度及冲刷范围，将这两个比尺模型的实验结果经延伸而获得原体人工岛周围可能发生的最大冲刷深度。同时，在理论上探讨了模型与原体之间最大冲刷深度的比尺关系。研究中对三种不同方向组合的波流作用下人工岛周围的局部冲刷进行了实验，结果表明，以波流同向时的冲刷最为严重。     

波浪水流共同作用下人工岛周围局部冲刷的研究

本文采用系列模型延伸法研究粉砂质海床上的人工岛在波浪和水流共同作用下的局部冲刷问题，对两个不同比尺的模型岛进行动床实验，测得模型岛周围底砂的冲刷深度及冲刷范围，将这两个比尺模型的实验结果经延伸而获得原体人工岛周围可能发生的最大冲刷深度，同时，在理论上探讨了模型与原体之间最大冲刷深度的比尺关系，研究中对三种不同方向组合的波流作用下人工岛周围的局部冲刷进行了实验，结果表明，以波流同向时的冲刷最为严重。     

海洋甲烷水合物BSR的地震研究

根据多道地震反射资料分析，温哥华岛近海的北喀斯喀特俯冲带边缘有一清楚的BSR区。海底以下300m处的反射层代表笼形物或甲烷水合物层的底界。1300m水深和3600m长的地震检波器组合允许BSR振幅随炮检距变化，并进行高分辨速度分析和垂直入射资料模拟，所有三种类型分析结果能够较好地解释海底以下大约300m处BSR之上10－30m厚的高速层，并有一明显的底界和过渡顶界。在这层内，大约1／3的沉积物孔隙空间为冰状水合物充填。地震无法探测BSRs之下的游离气，这些结果对水合物BSR的形成与分布的模拟起到重要的控制作用。